Pasta termica rispetto ai pad termici

La gestione dell'energia termica in eccesso (calore) è un aspetto significativo degli odierni processi di progettazione e produzione dei dispositivi elettronici. Il bilanciamento tra concetti di progettazione e realtà di produzione spesso costringe gli ingegneri a impegnarsi per trovare l'approccio ottimale.

Sebbene i dissipatori di calore o altri componenti meccanici aiutino a mantenere le temperature dei dispositivi elettronici al minimo, anche i materiali di interfaccia termica utilizzati per accoppiare questi componenti ad altri dispositivi elettronici svolgono un ruolo importante. Mentre continua la tendenza verso dispositivi più sottili e più piccoli, i materiali di interfaccia termica sono spesso una risorsa integrale per dissipare il calore in eccesso. 

I materiali di interfaccia termica (TIM) sotto forma di pad sono stati in genere i più comunemente utilizzati per la produzione di dispositivi e componenti elettronici, costituendo la maggior parte del mercato TIM totale Sono disponibili vari tipi di TIM in pad, tra cui film sottili, riempitivi più spessi e materiali a cambiamento di fase. Questi pad sono generalmente applicati a freddo utilizzando un processo manuale e/o un adesivo leggero per favorire l'adesione del pad al componente, senza richiedere strumenti o attrezzature speciali.

Il processo di applicazione semplificato con i pad termici è spesso compensato da elevati costi di produzione dovuti al processo di applicazione manuale e alla fustellatura personalizzata richiesti per ogni pad presente nel dispositivo. In alcuni casi, potrebbero esserci fino a 20 o più pad termici di dimensioni diverse per un unico dispositivo. Man mano che vengono effettuate riprogettazioni per far fronte ai cambiamenti nel mercato, i costi legati alla creazione di pad di nuove dimensioni possono essere significativi, incidendo sulla redditività e sulla fattibilità di più riprogettazioni dei dispositivi.

Inoltre, la maggior parte dei pad TIM ha limiti di flessione. Gli addetti all'assemblaggio devono evitare potenziali fratture o frantumazioni dei pad TIM che potrebbero portare a cattive prestazioni e possibili richiami del prodotto.

L'alternativa ai pad TIM sono i materiali di interfaccia termica erogabili in una varietà di forme, inclusi composti non indurenti, adesivi, incapsulanti e gel.

I produttori che utilizzano TIM erogabili registrano tipicamente significativi risparmi sui costi come risultato di quanto segue:

• i costi relativi a manodopera e risorse umane sono drasticamente ridotti poiché il processo di alimentazione ed erogazione dei materiali è tipicamente automatizzato 
• i costi associati alla creazione di pad TIM personalizzati di varie dimensioni vengono eliminati con un solo SKU di materiale TIM e capacità di erogazione personalizzate 
• vengono eliminati i costi aggiuntivi relativi a ingegneria e materiali derivanti dalla riprogettazione dei dispositivi di base e dalle modifiche alle dimensioni dei pad TIM 
• gli accurati sistemi di erogazione dei TIM (una volta ottimizzati) eliminano pressoché completamente il materiale in eccesso con conseguenti significativi risparmi di materiale a lungo termine

Poiché la maggior parte dei produttori di componenti e dispositivi elettronici ha solitamente familiarità con un processo di applicazione manuale dei pad e in genere è avverso al rischio, il livello di comfort dato dall'uso dei materiali di interfaccia termica erogabili è comprensibilmente basso. La percezione generale è che tutti i prodotti erogabili creino disordine e siano difficili da controllare, portando in ultima analisi a problemi di movimentazione dei materiali.

Considerando inoltre un'esperienza limitata nell'erogazione di materiali fluidi e una conoscenza minima delle apparecchiature di erogazione dei fluidi, gli ingegneri di processo e i responsabili delle operazioni temono processi di produzione inefficienti, con conseguenti applicazioni imprecise del TIM, tempi di inattività e riduzione della produzione.

Le storie sull'uso iniziale dei TIM erogabili hanno probabilmente avuto un ruolo nella creazione di percezioni negative. Durante l'erogazione di materiali fluidi, in particolare i TIM, le problematiche relative alla viscosità e all'accuratezza dell'erogazione non sono facilmente risolvibili. Che le preoccupazioni siano incentrate su potenziali rilavorazioni, problemi di pulizia o requisiti di una particolare applicazione, queste percezioni errate fanno sembrare le sfide di produzione insormontabili.

Per la produzione nel settore dell'elettronica, le percentuali di successo a lungo termine dipendono dallo sviluppo del giusto processo. Il passaggio ai pad TIM erogabili non fa eccezione. I produttori stanno semplicemente cercando la conferma che un nuovo processo in cui è prevista l'erogazione automatizzata di fluidi funzionerà.

Nella maggior parte dei casi, per ottenere processi efficaci occorre un'iniziale collaborazione produttiva di più esperti in materia. Quando si passa ai TIM erogabili, è fondamentale trovare partner esterni giusti in grado di fornire una vera esperienza di partnership e un supporto continuo per guidare i produttori attraverso il processo di cambiamento. 

Poiché i budget e le risorse sono sempre limitati, è fondamentale una collaborazione di successo tra il fornitore dei materiali e il fornitore di apparecchiature di erogazione. Lavorando insieme in uno sforzo di pianificazione iniziale, questi partner possono condurre prove di erogazione adeguate, elaborare scenari di sperimentazione e fornire dati di processo per aiutare i produttori di dispositivi e componenti elettronici a identificare e perfezionare un processo di successo.

Poiché i fornitori di materiali potrebbero preferire rimanere neutrali nei confronti dei produttori di apparecchiature, trovare la giusta partnership potrebbe richiedere del tempo per vagliare possibili partner. Un'altra sfida deriva dalla configurazione tipica delle apparecchiature di erogazione automatica.

La maggior parte delle soluzioni di erogazione automatizzata dei fluidi è un mix di diversi prodotti e tecnologie per l'alimentazione, l'erogazione, il piano di movimento lungo gli assi XYZ e il software di movimento. Ciò richiede ai produttori di trattare con più fornitori per l'installazione e la manutenzione continua delle apparecchiature di erogazione automatizzata dei fluidi. 

Per i produttori di dispositivi e componenti elettronici che desiderano passare dai pad TIM ai materiali TIM erogabili, UniXact di Graco è l'unico sistema di erogazione automatizzata di fluidi end-to-end disponibile sul mercato che utilizza tutti i componenti, il movimento XYZ e il software da un'unica fonte.

Graco ha stabilito lo standard mondiale per la tecnologia di gestione dei fluidi dal 1926. Disponiamo dell'esperienza e delle relazioni con i fornitori di materiali che occorrono per collaborare e capire come erogare con precisione TIM o altri sigillanti e adesivi per una varietà di applicazioni di produzione in ambito elettronico. Ci concentriamo sull'offrire la migliore esperienza cliente nel campo della produzione industriale collaborando con i nostri clienti e i loro fornitori di materiali per aiutare a individuare i problemi, testare e trovare soluzioni per risolvere problemi che altri produttori di apparecchiature non riescono a risolvere. 

Per saperne di più su come Graco può aiutare a erogare accuratamente i TIM per controllare il calore in eccesso con un'erogazione dell'interfaccia termica di precisione accurata e affidabile, visitate UniXact.